Вариант простейшего генератора (мультивибратора) показан на рис. 1а.
Рис.1. Генератор импульсов на 2-х инверторах
Схема имеет два динамических состояния. В первом из них, когда на выходе D1.1 состояние лог. «1» (выход D1.2 лог. «0»), конденсатор С1 заряжается. В процессе заряда напряжение на входе инвертора D1.1 возрастает, и при достижении значения Uпор=0,5Uпит происходит скачкообразный переход во второе динамическое состояние, в котором на выходах D1.1 лог. «О», D1.2 — «1». В этом состоянии происходит перезаряд емкости (разряд) током обратного направления. При достижении напряжения на С1 Unop происходит возврат схемы в первое динамическое состояние. Диаграмма напряжений поясняет работу. Резистор R2 является ограничительным, и его сопротивление не должно быть меньше 1 кОм, а чтобы он не влиял на расчетную частоту, номинал резистора R1 выбираем значительно больше R2 (R2<0,01R1). Ограничительный резистор (R2) иногда устанавливают последовательно с конденсатором. При использовании неполярного конденсатора С1 длительность импульсов (tи) и пауза (tо) будут почти одинаковыми: tи=to=0,7R1C1. Полный период T=1,4R1C1. Резистор R1 и конденсатор С1 могут находиться в диапазоне 20 к0м…10 МОм; 300 пф…100 мкФ.
При использовании в схеме (рис. 1б) 2-х инверторов микросхемы К561ЛН2 (они имеют на входе лишь один защитный диод) перезаряд конденсатора будет происходить от уровня Uпит+Unop. В результате чего симметричность импульсов нарушается tи=1,1R1C1, to=0,5R1C1, период T=1,6R1C1.
Так как порог переключения логических элементов не соответствует точно половине напряжения питания, чтобы получить симметричность импульсов, в традиционную схему генератора можно добавить цепь из R2 и VD1, рис. 1в. Резистор R2 позволяет подстройкой получить меандр (tи=to) на выходе генератора.
Рис 2. Генератор импульсов с раздельной установкой длительности импульса и паузы между ними.
Схема на рис. 2 дает возможность раздельно регулировать длительность и паузу между импульсами: tи=0,8C1R1, to=0,8C1R2. При номиналах элементов, указанных на схеме, длительность импульсов около 0,1 с, период повторения 1 с.
Рис. 3. Генератор импульсов на 3-х инверторах.
Более стабильна частота у генераторов, выполненных на 3-х инверторах (Рис. 3). Процесс перезаряда С1 в сторону уменьшения напряжения на левой обкладке начинается от напряжения Uпит+Unop, в результате чего на это уходит больше времени tи=1,1C1R2. Полный период колебаний составит T=1,8C1R2.
Рис. 4. Генератор импульсов с раздельной регулировкой а) длительности импульсов и паузы между ними б) скважности импульсов
На рис. 4 приведены схемы аналогичных генераторов, которые позволяют раздельно регулировать длительность и паузу между импульсами или при неизменной частоте регулировать скважность импульсов. Мультивибратор на основе триггера Шмидта показан на рис. 5.
Рис. 5. Генератор перекрывающихся импульсов.
Если требуется получить на выходе приведенных выше схем генераторов симметричные импульсы без подстройки, то после схемы необходимо ставить триггер или же воспользоваться схемой на 3-х инверторах, рис. 6.
Рис. 6. Генератор с симметричными импульсами на выходе.
Элемент D1.1 используется для создания второй цепи отрицательной обратной связи, охватывающей инвертор D1.2 (главную цепь обратной связи для сигнала образует резистор R5) Элемент микросхемы D1.1 работает в режиме с низким коэффициентом усиления при замкнутой обратной связи подобно операционному усилителю работающему в линейной части характеристики В результате этого инвертированное пороговое напряжение инвертора D1 1 может быть просуммировано с напряжением отрицательной обратной связи и подано на вход элемента D1.2. Если соотношение R2/R1 равно отношению R3/R5 может быть получена полная компенсация ошибок обусловленных изменением пороговых напряжении элементов D1.1 и D1.2 При этом предполагается, что все элементы схемы расположены в одном корпусе и их пороговые напряжения фактически равны Частота импульсов такой схемы определяется из соотношения F=1/R5C1 (она будет примерно в два раза выше по сравнению со схемой, показанной на рис. 1).
Рис. 7. Симметричные мультивибраторы а) на RS триггере с двумя конденсаторами,
б) с одним конденсатором, в) с резисторами соединенными с источником питания,
г) на 2-х RS триггерах
Симметричный мультивибратор можно выполнить на основе RS-триггере, рис 7. Вариант схемы на рис. 7в позволяет резисторы R1 и R2 выбирать более низкоомными, потому что диоды разделяют цепь заряда от выходов триггера. Вторым преимуществом этой схемы является то, что она позволяет легко и независимо регулировать в определенных границах период и скважность генерируемых импульсов. Скважность можно регулировать линейно, если R1 и R2 объединить в один потенциометр, а период — если общий конец R1 и R2 соединить с источником питания через потенциометр. С целью уменьшения количества дискретных элементов предложена схема мультивибратора на 2-х RS-триггерах, рис. 7г.
Рис. 8. Автогенератор на основе 2-х логических элементов.
Симметричный мультивибратор можно выполнить на 2-х ЛЭ, рис. 8 или одновибраторах, рис. 9.
Рис. 9. Автогенератор на 2-х одновибраторах.
Это также позволяет иметь раздельную регулировку длительности импульсов и интервала между ними.
Рис. 10. Симметричные мультивибраторы.
Простейшие схемы симметричных мультивибраторов приведены на рис. 10. При этом, если R1=R2, R3=R4, С1=С2, полный период определяется из соотношения Т=1,4RC.
Рис. 11. Генератор импульсов с повышенной нагрузочной способностью.
Генератор с малым потреблением энергии можно выполнить на 2-х ключах микросхемы К561КТЗ, рис. 11. После включения напряжения питания оба ключа разомкнуты. Конденсатор С1 разряжен, поэтому напряжения на нем нет, зарядный ток от источника питания протекает через последовательно включенные резисторы R1 и R2. Так как R1>R2, напряжение на резисторе R2 не достигнет порога срабатывания ключа D1.2, а в дальнейшем, по мере уменьшения зарядного тока, это напряжение стремится к 0. В то же время по мере накопления заряда на конденсаторе напряжение на выводе D1/12 экспоненциально возрастает. Когда оно достигнет порога срабатывания ключа D1.1, соединится цепь между выводами 11 и 10, что приведет к срабатыванию ключа D1.2. Сразу после замыкания обоих ключей нижняя обкладка конденсатора С1 подключается к шине «+» питания. Заряд, накопленный ранее на конденсаторе, не может измениться мгновенно, поэтому напряжение на D1/12 скачком возрастает до уровня, превышающего Uпит на величину, равную порогу срабатывания ключа D1.1. После этого напряжение на С1 начинает уменьшаться с постоянной времени, равной C1R1R3/(R1+R3), и стремится достичь уровня, задаваемого делителем напряжения на резисторах R1, R3. В процессе перезаряда конденсатора напряжение на С1 уменьшится до порога размыкания ключа D1.1. В результате развивается лавинообразный процесс размыкания обоих ключей. Для защиты ключа D1.2 от отрицательного выброса напряжения в схему вводится диод. После размыкания ключей конденсатор начинает заряжаться через последовательно включенные резисторы R1 и R2 — описанные выше процессы повторяются.
При заданной емкости конденсатора длительность паузы t2 между импульсами регулируется резистором R1, однако изменение длительности паузы подбором резистора R1 приводит и к изменению длительности импульса t1. Потому, чтобы установить нужную длительность импульса, не меняя паузу, необходимо воспользоваться резистором R3. Регулирование параметров импульсов осуществляется в широких пределах, при этом отношение t1/t2 может быть как меньше, так и больше 1.
Относительно всех автогенераторов на МОП микросхемах можно отметить, что если схема мультивибратора не симметрична, то возрастает ее чувствительность к изменению питающего напряжения (для микросхем 561-ой серии период может меняться на 35% при изменении Uпит от 3 до 15 В), поэтому расчетные соотношения справедливы для максимального напряжения питания.
Рис. 12. Простейшие схемы мультивибраторов с кварцевой стабилизацией частоты.
Рис. 13. Схемы обеспечивающие повышенную стабильность частоты при изменении окружающей температуры в широком диапазоне
При стабилизированном питании, изменение длительности импульсов мультивибраторов и частоты в генераторах на RC-цепях обычно не лучше 1% на 15°С (в случае применения термостабильных конденсаторов). Большую стабильность частоты можно получить, используя кварцевую стабилизацию. На рис. 12 и 13 приведены типовые схемы построения таких генераторов. Для небольшой подстройки частоты иногда последовательно с кварцевым резонатором устанавливают конденсатор 10…100 пФ. Частота импульсов и их стабильность в этом случае у генератора задается параметрами кварцевого резонатора.
Источник: www.irls.narod.ru
Список радиоэлементовОбозначение
Тип
Номинал
Количество
ПримечаниеМагазинМой блокнот
Вариант простейшего генератораРис 1аD1
МикросхемаК564ЛЕ51
возможна замена на К564ЛА7C1
Конденсатор1
R1, R2
Резистор2
Рис 1бD1
МикросхемаК564ЛН21
C1
Конденсатор1
R1, R2
Резистор2
Рис 1вD1
МикросхемаК561ЛЕ61
возможна замена на К561ЛА7VD1
ДиодКД521А1
С1
Конденсатор1
R1, R2
Резистор2
Рис.1. Генератор импульсов на 2-х инверторахD1
Микросхема176ЛА71
возможна замена на 561ЛА7 или 561ЛЕ5VD1, VD2
ДиодКД521А2
С1
Электролитический конденсатор0.5мкФ1
R1
Резистор240 кОм1
R2
Резистор2.2 МОм1
R3
Резистор10 кОм1
Рис 2. Генератор импульсов с раздельной установкой длительности импульса и паузы между ними.Рис 2аD1
МикросхемаК561ЛН21
C1
Конденсатор1
R1, R2
Резистор2
Рис 2бD1
МикросхемаК561ЛП21
C1
Конденсатор1
R1
Резистор1
Рис 2а Рис. 3. Генератор импульсов на 3-х инверторах.Рис 3аD1
МикросхемаК561ЛН21
VD1, VD2
ДиодКД521А2
C1
Конденсатор1
R1, R2
Подстроечный резистор2
Рис 3бD1
МикросхемаК561ЛН21
VD1, VD2
ДиодКД521А2
C1
Конденсатор1
R1
Переменный резистор1
R2
Резистор1
Рис. 4. Генератор импульсов с раздельной регулировкойD1
Микросхема561ТЛ11
C1
Конденсатор1
R1
Резистор1
Рис. 5. Генератор перекрывающихся импульсов.D1
Микросхема561ЛН21
C1
Конденсатор1000 пФ1
R1, R5
Резистор47 кОм2
R2, R3
Резистор20 кОм2
R4
Резистор100 кОм1
Рис. 6. Генератор с симметричными импульсами на выходе.Рис 6аD1
МикросхемаК561ТМ21
VD1, VD2
ДиодКД521А2
C1, C2
Конденсатор0.1 мкФ2
R1, R2
Резистор75 кОм2
Рис 6бD1
МикросхемаК561ТМ21
VD1, VD2
ДиодКД521А2
C1
Конденсатор1
R1, R2
Резистор2
Рис 6вD1
МикросхемаК561ТМ21
VD1, VD2
ДиодКД521А2
C1
Конденсатор1
R1, R2
Резистор2
Рис 6гD1
МикросхемаК561ТМ21
VD1, VD2
Диод2
C1
Конденсатор1
Рис. 7. Симметричные мультивибраторыD1
Микросхема561ЛЕ51
VD1, VD2
Диод2
C1, C2
Конденсатор2
R1, R2
Резистор2
Рис. 8. Автогенератор на основе 2-х логических элементов.D1
Микросхема1561АГ11
C1, C2
Конденсатор2
R1, R2
Резистор2
Рис. 9. Автогенератор на 2-х одновибраторах.Рис 9аD1
МикросхемаК561ЛА71
C1, C2
Конденсатор2
R1, R2
Резистор2
Рис 9бD1
МикросхемаК561ЛП21
VD1, VD2
ДиодКД521А2
C1, C2
Конденсатор330 пФ2
R1, R2
Резистор10 кОм2
Рис 9вD1
Микросхема561ЛЕ51
C1, C2
Конденсатор2
R1, R2
Резистор2
Рис 9гD1
Микросхема561ЛЕ51
C1, C2
Конденсатор2
R1, R2
Резистор2
Рис. 10. Симметричные мультивибраторы.D1
Микросхема561КТ31
VD1
ДиодКД521А1
C1
Конденсатор820 пФ1
R1
Резистор8.2 кОм1
R3
Резистор1.3 кОм1
R4
Резистор2401
Рис. 11. Генератор импульсов с повышенной нагрузочной способностью.Рис 11аD1
Микросхема561ЛН21
C1, C2
Конденсатор100 пФ2
R1
Резистор3 МОм1
ZQ1
Кварц500кГц1
Рис 11бD1
Микросхема561Лн21
C1, C2
Конденсатор18 пФ2
R1
Резистор3.3 МОм1
R2
Резистор150 кОм1
ZQ1
Кварц200кГц1
Рис 11вD1
Микросхема561ЛЕ51
C1
Конденсатор62 пФ1
C3
Конденсатор22 пФ1
R1
Резистор22 МОм1
R2
Резистор560 кОм1
ZQ1
Кварц32768Гц1
Рис 11гD1
МикросхемаК561ЛЕ51
возможна замена на 561ЛА7C1
Конденсатор24 пФ1
R1
Резистор62 кОм1
ZQ1
Кварц500кГц1
Рис. 12. Простейшие схемы мультивибраторов с кварцевой стабилизацией частоты.Рис 12аD1
Микросхема564ЛН21
возможна замена на 561ЛН2C1
Конденсатор120 пФ1
C2
Конденсатор подстроечный8..30пФ1
C3
Конденсатор56 пФ1
R1, R2
Резистор10 кОм2
Рис 12бD1
Микросхема584ЛЕ51
возможна замена на 561ЛЕ5C1
Конденсатор1000 пФ1
C2
Конденсатор33 пФ1
C3
Конденсатор30 пФ1
R1, R3
Резистор1.8 МОм2
R2
Резистор3.3 кОм1
ZQ1
Кварц2000кГц1
Добавить все